生活垃圾焚烧厂降低厂用电的技术措施

马津麟

（中城院（北京）环境科技股份有限公司，北京 100120）

随着生活垃圾焚烧厂数量逐年递增，垃圾补贴费收益与项目所属地方经济发展水平和财政支付能力有关[1]，垃圾发电企业的发电收益越来越成为企业关注的重点，影响厂用电率的因素很多，如工艺系统的配置、设备的选型功率、厂房布置优化、节能技术措施、能源利用率[2]、运营管理水平等。

本文以上海某垃圾发电项目为例，详细列举和分析设备选型参数，对工艺系统设备中耗电大户进行逐一分析和研讨，对可能优化参数的设备提出合理的选型建议，对系统配置和公用工程部分提出合理化建议。

1 设备选型功率

厂用电指发电厂厂用设备耗用的电量，包括各设备电动机、变压器、照明、采暖通风及其他控制、保护装置等所耗用的电量，是发电过程中所必需的[3]。发电厂厂用电主要消耗在锅炉及汽机系统主机和辅机上，例如一次风机、二次风机、引风机、给水泵、空压机、除臭装置等设备。其中，高压设备用电量也占到了一定的比例，为20%～30%[4]。所以减少高压和低压设备的耗电量，是降低厂用电量的关键[3]。

1.1 垃圾焚烧发电主工艺流程（含主要设备）[5]

垃圾焚烧发电主工艺流程如图1 所示。

图1 垃圾焚烧发电主工艺流程图

1.2 主要耗电设备分析

本文以上海某2×500 t/d 垃圾焚烧项目为例，对主工艺设备耗电情况进行分析，如表1 所示。

表1 （续）

表1 主要耗电设备情况

通过表1 可以看出，最大的用电工艺设备是引风机，占了接近30%的全厂工艺用电功率，从引风机选型上看，通过合理的系统配置，详细计算每个设备的阻力，合理配置焚烧线每个工艺设备的安全系数可以更精确地确定引风机的功率，功率越大，每档之间的功率差别也越大，因此更精细核算引风机功率可以有效节省厂用电。

其他（一次、二次）风机设备是焚烧厂耗电第二大用户，对入厂垃圾量的准确考量是确定后续辅机设备选型的基础，如果垃圾热值确定过高，势必造成焚烧炉一次风量过大，一定的过量系数和安全系数使得一次风机选择过大，都会造成厂用电功率的增加，二次风机选型同理。

2 降低厂用电的措施

本文提出了提高能源利用率和节能降耗的一些举措，来降低焚烧厂厂用电率，目的为使运营单位更好地提高发电收益。

2.1 主工艺设备节能措施

2.1.1 焚烧装置

部分冷却风、密封风可以考虑由一次风机提供，以减少运行风机的数量，降低风机的总功率。北方地区的项目可以考虑连续排污和定期排水进垃圾池，用以加热垃圾，提高垃圾热值。汽水取样高压排污水和余热锅炉过热器疏水为洁净除盐水，可回收于汽机间疏水扩容器，可减少除盐水补水量，降低能耗。锅炉二、三通道的螺旋输送机可以取消，既可以减少灰渣堵塞的可能也可减少用电设备。锅炉二、三通道的炉渣可通过溜管直接输送至落渣井。优化空预器疏水系统，考虑增设过冷段等，优化疏水阀的选型，提高空预器的换热效率，节约能源。燃烧风系统增设烟气再循环系统，不仅可以降低余热锅炉出口氮氧化物的质量浓度，还可以利用烟气的热量提高余热锅炉蒸发量。

2.1.2 烟气净化装置

优化反应塔、除尘器、湿法、SCR（Selective Catalytic Reduction）、烟道等设备管道阻力，降低系统整体阻力；焚烧炉厂家需要根据实际垃圾成分对烟气量进行准确计算，适当缩减风量系数；各设备连接、风门等处控制漏风系数，减少漏风；可根据实际情况适当缩小引风机风压选取系数；选取高效的电机来降低电耗。

2.1.3 空压机

各用气点需求需准确，根据设备实际需要给出用气量；系统备用系数根据实际运行情况适当缩减，降低空压机功率；增设空压机余热回收系统，提高能源利用率。

综上所述，盆底肌力减退后，盆底肌肉的慢性损伤是存在的，可通过生物反馈+电刺激治疗盆底肌力，使其功能得到一定的恢复，但最根本的方法在于预防产后PFD的发生。首先，在孕期应当严格控制孕期体质量的快速增长，防止盆腔脂肪的填充和过重子宫及胎儿对盆底肌力的慢性牵拉和损伤。其次，孕期进行盆底肌肉提肛锻炼，这样可以促进孕妇盆底血液循环，提高其盆底肌肉张力，预防阴道助产或会阴侧切的发生，进一步保护产妇的盆底功能。再者，对于盆底肌功能降低明显的产妇，产后尽早进行生物反馈+电刺激治疗，使盆底肌肉早日康复，为膀胱尿道提供结构支撑作用，增强尿道括约肌的力量，预防PFD的发生。

2.1.4 给水泵

给水泵建议采用大流量泵提高效率；垃圾焚烧厂运行工况比较稳定，且不参与调峰，给水泵可不采用变频控制。

北方地区冷却塔设置循环水回水旁路，直接回水至冷却塔集水池，减少冷却塔风机开启数量，降低能耗。循环水泵设置1 台变频，冬季运行时通过调节水泵出力，降低循环水用电负荷；北方地区冬季可关闭一台循环水泵。

2.2 暖通设备节能措施

综合主厂房的焚烧锅炉间、烟气净化间、汽机间的设备、管道等散热量很大，工作区域温度高、热压大，因此采用自然进风、自然排风的形式消除室内余热余湿。这样既达到通风降温的效果，又可有效节约能源。

空调系统采用多联机空调系统。该系统通过控制压缩机的制冷剂循环量和进入室内各换热器的制冷剂流量，适时满足室内冷、热负荷要求，在满足舒适度的同时有效节约能源；该系统还具有所占空间小、运行费用低、不需机房、无水系统等优点。

保温保冷：换热器、采暖管道、空调风管、冷媒管等，均采用良好的绝热保温材料和足够厚度的保温层及可靠的保护层，以减少设备及管道能量损失。 空气调节系统的冷热水管的绝热厚度，按国家现行标准GB/T 8175—2008《设备及管道绝热设计导则》中的经济厚度和防止结露的保冷层厚度的方法计算。选用的产品如通风机、空调机应为国家推荐采用的节能型产品。

采暖、空气调节系统的设计：对每一间采暖房间或空调区域进行热负荷和逐项逐时的冷负荷计算，作为选择末端设备、确定管道管径、选择冷热源设备容量的基本依据。

空调能效等级建议满足下列要求：分体式空调机为2 级，多联机为3 级。空气调节风管绝热层按最小热阻数值选择。过渡季节、冬季对设置空调系统的房间采用机械通风或自然通风换热降温。

厂区采暖热源采用在汽轮机内做功后的二级抽汽，以进行余热再利用。热源蒸汽管道上设置调节阀，该调节阀随室外环境温度变化而对蒸汽进行流量调节，以达到节能的目的。

蒸汽经换热器换热后产生的凝结水，一部分用作采暖系统的补水，剩余部分送回至疏水箱，实现水资源循环利用。

空调、采暖水系统的水力平衡和水泵的选择需符合以下要求：合理划分和均匀布置水系统环路，并进行水力平衡计算；通过调整管径、配置水力平衡装置等方式，使并联环路之间压力损失相对差额不大于15%。在进行详细的水力计算的基础上，合理确定采暖和空调冷热水循环泵的流量和扬程，并确保水泵设计工作点在高效区。

2.3 电气节能措施

节能设计贯穿于电气设计的整个过程，与电厂经济运行密切相关。提高能源利用率和节能降耗的措施主要包括电气布置设计优化、采用低损耗型的电气设备及电动机采用变频调速、照明系统节能等。

2.3.1 优化电气布置设计

主变室靠近发电机小室，发电机出口至主变低压侧采用共箱母线连接，路径最短，可减少母线发热损耗。合理选用电缆导体材质和电缆截面，对于大电流电缆按经济电流密度来选择，降低能耗。优化电缆敷设路径，缩短电缆长度，降低电缆损耗。在炉后平台、空压机站等处设计就地动力柜，负责此区域设备供电，将电气柜深入负荷中心，有效减少电缆数量。

2.3.2 采用低损耗型电气设备

发电机容量应与汽轮机参数匹配。主变压器符合现行国家标准GB 24790—2009《电力变压器能效限定及能效等级》规定。满足短路电流情况下，尽量选用低阻抗产品。厂用变压器采用SCB13 型低损耗产品。直流及UPS 整流器件选用高效节能型电力电子器件降低损耗。

2.3.3 电动机采用变频调速

引风机、一次风机采用高压变频调速装置，凝结水泵、锅炉给水泵等采用低压变频调速装置。

2.3.4 照明系统节能

采用LED 光源，选择高效率灯具。严格按照国家标准DL/T 5390—2018《火力发电厂和变电站照明设计技术规定》的规定设计各场所的照度和功率密度限值，并充分利用自然光。合理选择照明的控制方式，集中与分散相结合。道路照明和户外照明宜采用分区、分组集中手动控制方式，或者采用光控、时控等自动控制方式。

2.4 仪控节能措施

从设计角度出发避免使用淘汰或落后产品；适当引入现场总线技术，减少电缆采购及施工成本，并实现数字化焚烧；控制层增加优化控制方案，提高自动化水平，节能减排的同时有效降低厂用电率；通过信息化手段，实时动态分析管理全厂厂用电率，提高全厂智能化、智慧化运行及管理水平。

2.5 建筑节能措施

设置空调的区域按国家或地方节能规范、标准做好建筑外维护结构（外墙、外窗、屋面）的保温隔热节能设计，以节省室内的空调用电量。设置空调的区域，通过合理设置外墙开窗采光、通风的形式节省室内的照明用电量及空调用电量。无需设置空调的区域，通过合理设置外墙开窗、屋面设置采光带的方式节省室内的照明用电量。建筑物合理划分防火分区、防烟分区，尽量采用自然排烟的方式以节省消防用电量，采用具备节能设计的电梯。

3 意见和建议

本文侧重在工程实践方面提供给工程技术（设计）人员一些降低厂用电的技术措施，尤其在焚烧厂设计方面提供给技术人员一定的技术参考，对运营人员也有一定的启示作用。本文在统计某项目设计参数的基础上，也对该项目的后续运行情况进行了跟踪，发现确实存在设备参数选型偏大、选择偏保守的情况，建议在今后的项目中通过仔细核算原始参数和安全系数，精准确定工艺设备参数。

在“碳达峰、碳中和”大环境背景下，从工艺配置角度提出如下节约能耗的措施：①针对大规模焚烧厂，以4 000 t/d 的焚烧厂为例，采用机械通风冷却塔大功率运行设备时厂用电率计算值为17.1%，采用双曲线冷却塔时厂用电率计算值为16.3%，双曲线冷却塔方案比机械通风冷却塔方案厂用电率降低约0.8%。从工程建设投资角度考虑，虽然双曲线冷却塔工程费用相比机械通风冷却塔有所增加，但上网发电收益双曲线冷却塔比机械通风冷却塔平均每年增加216.4 万元。②SCR 若采用中温催化剂，烟气需要经过GGH（烟气换热器）回收部分热量后利用蒸汽加热，SGH（蒸汽-烟气换热器）烟气侧的温差约为40 ℃；而采用低温催化剂的话，则烟气直接通过SGH 升温，温差约30 ℃。因此采用低温催化剂一方面可降低系统压降、引风机的功率，另一方面可以减少蒸汽的消耗，提高全厂的发电效率。③同等规模的垃圾焚烧发电厂，高转速汽轮机比常规转速汽轮机发电量多5%左右。综上所述，通过对工艺系统的优化配置，设备参数的详细核算及各种节能优化措施，可以大幅降低厂用电，通过和业主单位的共同努力，厂用电率降低了1%～2%，如最近跟踪的几个项目情况为2×750 配2 台汽机的项目厂用电率为14%～15%；3×750 配2 台汽机的项目厂用电率为15.5%；2×750 配1 台汽机的项目厂用电率为13%。